丁任盛 元 強(qiáng)

(1.滬昆鐵路客運(yùn)專線浙江有限責(zé)任公司，浙江杭州 310009;2.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410075)

1 概述

水泥乳化瀝青砂漿充填層是板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其性能對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的平順性、耐久性，列車運(yùn)行的舒適性、安全性和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本有重大影響。CRTSⅡ型軌道結(jié)構(gòu)充填層采用水泥乳化瀝青砂漿灌注，其主要功能包括支撐調(diào)整、緩沖協(xié)調(diào)和粘結(jié)約束，設(shè)計(jì)厚度為(30±10)mm，設(shè)計(jì)文件規(guī)定砂漿充填層厚度不得低于20 mm，不宜高于40 mm。充填層厚度過(guò)厚，增加乳化瀝青砂漿用量，增加工程造價(jià)，并可能影響軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能。充填層厚度低于20 mm，不符合設(shè)計(jì)要求，必須對(duì)底座板進(jìn)行處理使充填層厚度不低于20 mm。CRTSⅡ型軌道結(jié)構(gòu)已成功應(yīng)用于我國(guó)多條高速鐵路(客運(yùn)專線)，總里程超過(guò)了4 000 km。通過(guò)大量的工程實(shí)踐，我國(guó)已積累了較為成熟的水泥乳化瀝青砂漿充填層施工經(jīng)驗(yàn)，但在施工過(guò)程中卻存在水泥乳化瀝青砂漿厚度超限，乳化瀝青砂漿原材料用量大大超出設(shè)計(jì)用量，充填層厚度偏薄或偏厚等情況。由于乳化瀝青砂漿原材料價(jià)格較高，使得無(wú)砟軌道建設(shè)費(fèi)用超出預(yù)算。如何控制砂漿充填層厚度是節(jié)約無(wú)砟軌道投資及控制其施工質(zhì)量的關(guān)鍵之一。現(xiàn)以杭州至寧波鐵路客運(yùn)專線(杭甬客運(yùn)專線)的建設(shè)為例，具體分析充填層厚度超限的原因，提出控制充填層厚度的有效措施。

2 工程概況

杭甬客運(yùn)專線全線長(zhǎng)149.89 km。新建正線特大、大中橋梁為17座長(zhǎng)122 825.81 m，隧道9 座長(zhǎng)12 653 m，路基長(zhǎng)6 312.19 m，占新建正線長(zhǎng)度的比例依次為86.62%，8.92%及4.53%。其中全線CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道121.65雙線公里，Ⅱ型板共36 898塊。Ⅱ型板砂漿充填層設(shè)計(jì)厚度為3 cm，砂漿的用量為18 449 m3，需陰離子乳化瀝青4 612 t，干粉料27 674 t。

沿線平原區(qū)廣布軟塑～流塑狀軟土，厚3 m～50 m，局部地段大于50 m，全線軟土區(qū)段總長(zhǎng)約135.5 km，占設(shè)計(jì)線路總長(zhǎng)的90.4%。主要為海積、沖海積成因類型。因線路沿杭州灣南岸展布，其軟土特性具有較強(qiáng)的相似性，多由第四系全新統(tǒng)海積、沖海積相淤泥、淤泥質(zhì)黏性土及上更新統(tǒng)沖海積相黏性土組成。

杭甬客專砂漿充填層施工完成后，乳化瀝青以及干料等原材料的用量超過(guò)設(shè)計(jì)值約40%。經(jīng)分析，導(dǎo)致砂漿超量的可能原因有:

1)砂漿充填層厚度過(guò)厚，理論計(jì)算原材料用量時(shí)按30 mm的充填層厚度進(jìn)行計(jì)算;2)線外試驗(yàn)段以及線上揭板檢查損耗;3)施工過(guò)程中的損耗。為確定砂漿超量的主要原因，組織對(duì)全線部分砂漿充填層的厚度進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表1所示。根據(jù)測(cè)量砂漿充填層的厚度，可對(duì)砂漿用量進(jìn)行如下分析:1)杭甬客專全線砂漿充填層平均厚度為38.54 mm，砂漿用量相對(duì)按30 mm的理論計(jì)算值，超出28.4%;2)線外試驗(yàn)段以及線上揭板檢查的損耗。該損耗量較小，粗略估計(jì)該處砂漿用量小于1%，按1%計(jì)算;3)施工過(guò)程中的損耗。為避免二次灌注導(dǎo)致砂漿充填層出現(xiàn)分層質(zhì)量缺陷，每盤攪拌量均有10%的富余量，正常環(huán)境氣溫和施工速度下，上盤剩余料可加在下盤料中攪拌均勻后灌注施工。但施工環(huán)境溫度過(guò)高或施工速度過(guò)慢時(shí)，攪拌出來(lái)的砂漿沒(méi)有及時(shí)灌注，可能會(huì)出現(xiàn)砂漿流動(dòng)度損失過(guò)大的現(xiàn)象，而必須將該砂漿廢棄。該部分損耗按10%計(jì)算。將三部分砂漿超量相加可知，砂漿超量39.4%，這與實(shí)際施工的砂漿用量極為接近。由以上分析可知，砂漿充填層厚度超標(biāo)是水泥乳化瀝青砂漿原材料用量大大超標(biāo)的主要原因。因此，控制砂漿充填層厚度是節(jié)約水泥乳化瀝青材料的主要途徑。

3 充填層厚度影響因素分析

表1 砂漿充填層厚度統(tǒng)計(jì)

3.1 軌道板厚度

按《客運(yùn)專線鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道混凝土軌道板暫行技術(shù)條件》要求，軌道板厚度允許偏差為±5 mm。當(dāng)軌道板厚度偏差為+5 mm，且軌道板與底座板之間板腔按20 mm厚度預(yù)留板腔時(shí)，導(dǎo)致充填層厚度為15 mm，不符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 底座板標(biāo)高超限

1)施工誤差。a.底座板施工中未按照放樣的標(biāo)高尺寸施工而導(dǎo)致充填層厚度不符合實(shí)際要求。b.本道工序前的每道工序如墩身施工、支座安裝、架梁等施工環(huán)節(jié)中施工精度不足，誤差累計(jì)而導(dǎo)致梁面標(biāo)高過(guò)低，底座板+10%的允許厚度誤差已不能彌補(bǔ)梁面標(biāo)高過(guò)低，只能通過(guò)增加充填層厚度使軌面達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高。c.底座板澆筑過(guò)程中，底座板表面標(biāo)高控制不好，尤其是曲線段，混凝土收面時(shí)機(jī)掌握不佳，容易產(chǎn)生混凝土流淌，導(dǎo)致混凝土標(biāo)高誤差較大。2)測(cè)量放樣誤差。a.測(cè)量?jī)x器未及時(shí)校正而導(dǎo)致測(cè)量誤差。b.測(cè)量環(huán)境影響測(cè)量精度，首先是溫度，偏高偏低引起光線偏移而導(dǎo)致測(cè)量誤差;溫度造成梁體變形導(dǎo)致高程變化，特別在夏天梁的向陽(yáng)面與陰暗面的溫差更易造成高程變化。再者震動(dòng)引起測(cè)量誤差;大風(fēng)及起霧等惡劣天氣等。3)線下結(jié)構(gòu)物的沉降變形引起厚度變化。一般構(gòu)筑物在施工過(guò)程及完工后都有下沉現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)規(guī)范里都明確了各構(gòu)筑物都有不同的工后沉降限值，同樣，在無(wú)砟軌道施工前的樁、承臺(tái)、墩身、架梁、底座板在施工中和施工后都有不同程度的沉降，在杭甬客專中路基施工期間一般沉降量為7 mm，橋梁架完梁后一般累計(jì)沉降量為5 mm，另連續(xù)梁及非標(biāo)梁等現(xiàn)澆梁的徐變引起高程變化有達(dá)14 mm的(設(shè)計(jì)規(guī)定一般不能超過(guò)20 mm)。在實(shí)際無(wú)砟軌道施工中可能會(huì)因工期緊張而未留置線下結(jié)構(gòu)物的沉降變形穩(wěn)定時(shí)間。

4 改善措施

1)加強(qiáng)管理，做好崗前培訓(xùn)，逐級(jí)落實(shí)責(zé)任到人到崗位，有序組織開(kāi)展日常檢查和專項(xiàng)檢查工作。2)加強(qiáng)各道工序控制，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范組織施工及驗(yàn)收，上一道工序未完不能進(jìn)行下一道工序。特別是架梁前的梁面高度的確認(rèn)，支座安裝高程確認(rèn)復(fù)核;梁面防水層前的梁面驗(yàn)收，加密標(biāo)高測(cè)量時(shí)的測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)設(shè)置點(diǎn)控制在10 m(含)以內(nèi)，做好梁面的標(biāo)高控制;底座板施工前要綜合考慮線下已施工工程沉降變形情況，并考慮溫度等環(huán)境影響。3)加強(qiáng)測(cè)量放樣精度控制。在每道工序施工前，必須加強(qiáng)測(cè)量工作，杜絕人為錯(cuò)誤及誤差，監(jiān)理必須做好抽查復(fù)核工作。在支座施工前，必須復(fù)核該支座對(duì)應(yīng)箱梁高度;在底座板施工前必須復(fù)核梁面高程;在水泥乳化瀝青砂漿層施工前必須復(fù)核底座板高程。測(cè)量前須按要求對(duì)儀器進(jìn)行檢校，作業(yè)期間儀器須在有效檢定期內(nèi)，不同儀器在同一區(qū)段共同使用時(shí)，要提前校核儀器間的測(cè)量誤差。為避免大氣折光影響，測(cè)量宜在晚上、陰天等氣溫變化較小環(huán)境下觀測(cè)，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)無(wú)明顯震動(dòng)、灰塵，觀測(cè)視線無(wú)遮擋物。在無(wú)砟軌道施工時(shí)，要隨時(shí)掌握沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)與評(píng)估單位溝通，分析沉降引起的相關(guān)事項(xiàng)。4)嚴(yán)格控制底座施工。測(cè)完模板頂面標(biāo)高，在澆筑底座板之前，對(duì)模板高度進(jìn)行測(cè)量確認(rèn)，若底座板厚度負(fù)誤差超過(guò)設(shè)計(jì)的10%，則重新返工。底座模板按5 m一點(diǎn)測(cè)量高程，其容許誤差滿足要求后，對(duì)底座板模板進(jìn)行全面丈量。在控制底座板高程時(shí)，要充分考慮軌道板厚度偏差對(duì)砂漿層厚度的影響。5)灌漿前復(fù)核充填層厚度。在軌道板精調(diào)定位后及水泥乳化瀝青砂漿灌注施工前，全面復(fù)核板腔厚度。厚度檢查時(shí)，采用定型制作的鋼模具(外徑在21 mm～22 mm)橫穿過(guò)板腔全面檢查水泥乳化瀝青砂漿層厚度，如模具無(wú)法通過(guò)板腔說(shuō)明板腔厚度小于20 mm，不得進(jìn)行水泥乳化瀝青砂漿灌漿施工，需要將軌道板提起重新打磨至符合要求后再進(jìn)行精調(diào)和灌漿作業(yè)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用情況，具體分析了CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道水泥乳化瀝青砂漿充填層厚度偏差產(chǎn)生的原因。底座板標(biāo)高超限和軌道板厚度超限是導(dǎo)致充填層厚度超限的直接原因，其中底座板標(biāo)高控制不當(dāng)是導(dǎo)致充填層厚度超限的主要原因。通過(guò)加強(qiáng)人員培訓(xùn)、加強(qiáng)各道施工工序的復(fù)核確認(rèn)、加強(qiáng)測(cè)量放樣精度控制、灌漿前復(fù)核軌道板腔厚度等技術(shù)措施，提出充填層厚度控制的方法。

［1］鐵建設(shè)函［2009］1611號(hào)，客運(yùn)專線鐵路無(wú)砟軌道充填層施工技術(shù)指南［Z］.

［2］鐵建設(shè)［2010］241號(hào)，高速鐵路軌道工程施工技術(shù)指南［Z］.

［3］客運(yùn)專線鐵路無(wú)砟軌道施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［4］鐵建設(shè)［2005］160號(hào)，客運(yùn)專線鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［Z］.

［5］J 1150-2011，高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［6］簡(jiǎn)支梁上CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)圖(杭甬客專施圖(軌)-10)［Z］.

［7］科技基［2008］74號(hào)，客運(yùn)專線鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術(shù)條件［Z］.

［8］工管技［2009］11號(hào)，板式無(wú)砟軌道水泥乳化瀝青砂漿攪拌車生產(chǎn)制造暫行技術(shù)條件［Z］.

［9］TB 10754-2010，J1150-2011，高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［10］科技基［2008］74號(hào)，客運(yùn)專線鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道混凝土軌道板暫行技術(shù)條件［Z］.

［11］趙國(guó)堂.高速鐵路無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2006.

［12］何華武.我國(guó)客運(yùn)專線應(yīng)大力發(fā)展無(wú)碴軌道［J］.中國(guó)鐵路，2005(1):11-15.